Cargas en Estrella Electrotecnia CFT- Universidad de Tarapacá

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Cargas En Un Circuito Trifásico.

Fig.1: Circuito trifásico con conexión Y-Y (estrella – estrella) con impedancias en el generador y las líneas.

Un circuito trifásico se puede dividir en tres partes, el extremo del generador, las líneas, y la carga. En la figura siguiente se puede ver que tanto el generador como la línea tienen una impedancia que representa las perdidas en el cobre, el largo del conductor, los flujos de dispersión entre otros.

Fig.2: División de un circuito trifásico

Importante: En nuestro caso analizaremos los casos más simples donde ni generador ni líneas tienen impedancias.

En un circuito trifásico tanto generador como carga se pueden conectar en “Estrella” Y o en “Delta” ∆, a raíz de esto pueden presentarse las siguientes conexiones posibles.

Generador Carga

∆ ∆

∆ Y

Y ∆

Y Y

No obstante, lo más usual es que el extremo generador se conecte en estrella, y por lo tanto nuestros análisis siempre estarán orientados a circuitos

Generador Carga

Y ∆

Y Y

Importante: También cabe decir que nuestras cargas serán siempre balanceadas, es decir tendrán siempre la misma impedancia por fase.

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Conexión Estrella-Estrella Y-Y

En la conexión en Y-Y, cada bobinado de la carga ó impedancia de carga ó Fase de la carga se conecta a una fase de la fuente, y existe una línea de neutro, desde el generador hacia la carga.

Fig.3: Circuito trifásico con conexión Y-Y simplificada.

Si cada Fase de la fuente o generador tiene el mismo voltaje pero con desfases de 120º y La misma impedancia en cada fase de la carga esto implicará que todas las corrientes serán iguales en magnitud pero con fases de 120º entre ellas.

La teoría predice que si todas las impedancias de carga son iguales (carga balanceada), la corriente que regresa por el neutro es nula y por tanto se puede prescindir del cable de neutro a neutro.

Fig.4: Circuito trifásico con conexión Y-Y simplificada sin línea neutra.

Resolver Un Circuito En Y-Y

Para resolver un circuito Y-Y se emplea la técnica del “circuito equivalente monofásico”, ya

que cada carga está conectada a una fase se puede resumir el circuito de la siguiente manera.

Fig.5: Circuito trifásico con conexión Y-Y simplificada sin línea neutra.

Todos los cálculos se pueden realizar sobre este circuito, para la fase A y la simetría del sistema

trifásico permite que se puedan deducir los cálculos de las demás fases, ya que cada fase esta

a 120º de las restantes.

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Cálculos en Conexión Y-Y

Por medio de un ejemplo veremos cómo se realizan cálculos en un circuito trifásico:

Problema: Suponga que ud. tiene un sistema trifásico como el mostrado en la figura 4, las tres impedancias de carga tienen un valor de [ ], y el valor efectivo del voltaje de cada fase del generador es de 220V, el circuito tiene secuencia de fase positiva.

a) Calcule las corrientes en cada línea. b) Calcule la suma de corrientes en el neutro de la carga. c) Dibuje un diagrama Fasorial, con las corrientes en cada línea y el voltaje de cada fase

de la carga Desarrollo: Siempre es bueno realizar las siguientes preguntas antes de resolver un problema.

1. ¿La Carga es delta o estrella? R: Estrella. 2. ¿Cuál es la secuencia de fase? ¿Positiva o negativa? R: Positiva. 3. ¿Cuáles son los voltajes de cada fase según la secuencia?

R:

a) Para calcular las corrientes de cada línea utilizamos el equivalente monofásico.

Fig. 5: Equivalente Monofásico para el ejercicio.

La corriente en la línea A seria:

Como los voltajes tienen diferencias de 120º, las corrientes también las tendrán. ¿Cómo se calcula?

Si la fase b tiene 120º menos que la fase a, la corriente de la línea b tendrá 120º menos que la de la línea a.

Si la fase c tiene 120º más que la fase a, la corriente de la línea c tendrá 120º más que la de la

línea a.

b) Ahora, al punto neutro de la carga ingresan 3 corrientes e y la suma será:

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(Suma, números complejos, pasar a cartesiano)

= 0 [A]

Pueden notar que la corriente en el neutro es nula, y por tanto se puede prescindir del cable

del neutro.

c) El diagrama fasorial será:

Fig. 6: Diagrama fasorial.

Note que la corriente de cada línea ésta desfasada del voltaje de cada fase del

generador en un ángulo igual al de la impedancia.